Waste not, want not.
in elke fase van het elektrische systeem – van de generator tot de uitlaat – treedt energieverlies op. Wanneer energie verloren gaat, moeten nutsbedrijven extra energie opwekken of aanschaffen om aan de vraag te voldoen. Met andere woorden, inefficiëntie kost geld.
een eenvoudige manier om het verlies in termen van kosten te berekenen is door de gemiddelde energiekosten per megawattuur te vermenigvuldigen met de totale energieverliezen. Een andere manier is om erachter te komen van het nut het verlies percentage, dat is de verhouding van de totale energieverliezen tot de totale bronnen van energie. Het mediane verliespercentage voor publieke macht is 4,07%. Verliezen van meer dan 6% voor openbare elektriciteitsbedrijven kunnen wijzen op buitensporige fysieke verliezen.
er is een sterke stimulans voor nutsbedrijven om het grootste deel van hun elektriciteit te kunnen gebruiken. Efficiëntie draait niet alleen om kosten – het is ook een goede graadmeter voor systeemprestaties en gezondheid, en het monitoren van verschillende items, zoals overtollige warmte van transformatoren en andere apparatuur, kan een verhoogde betrouwbaarheid ondersteunen. Het belang van efficiëntie voor nutsbedrijven is de reden waarom het een onderdeel is van zowel de slimme energieleverancier als betrouwbare publieke energieleverancier aanduidingen.
waar komen de verliezen vandaan?
sommige systeemverliezen zijn onvermijdelijk en verliezen kunnen niet volledig worden geëlimineerd.
bijna twee derde van de energie gaat verloren bij de opwekking en transmissie van elektriciteit.
op het distributieniveau, dat door de meeste nutsbedrijven wordt beheerd, komen de meeste verliezen voor in leidingen (bovengronds of ondergronds) en transformatoren.
- Primaire lijnen en toezichthouders bijna de helft van de distributie systeem verliezen
- Transformatoren rekening voor ongeveer 27% van de distributie systeem verliezen
Verliezen in andere apparaten zoals schakelaars en stroomonderbrekers, een lager deel van de verliezen, maar kan belangrijk zijn in het systeem secondaries waar de stromingen hebben de neiging om hoog.
hier volgt een korte opfriscursus over manieren waarop openbare elektriciteitsbedrijven kunnen werken om verliezen in geleiders en transformatoren te verminderen.
vermindering van Geleiderverliezen
geleiders maken de stroom van elektrische stroom mogelijk. Geleiders bieden ook weerstand tegen de stroomstroom, wat resulteert in vermogensverlies. Het vermogensverlies (in watt) wordt weergegeven door de bekende relatie:
P=I2R
de stroom die door de geleider in ampère (A) en de elektrische weerstand in Ohm (Ω) wordt gesymboliseerd als respectievelijk I en R. De weerstand neemt toe met de lengte van de geleider en neemt af met de dwarsdoorsnede van de geleider. Net zoals er meer water door een brede pijp stroomt dan een smalle, is de elektrische lading hoger en is de weerstand lager op draden met grotere dwarsdoorsnede gebieden.
weerstand, R, voor een geleider wordt bepaald met de volgende vergelijking:
R = pL / A
de weerstand van een object wordt weergegeven door ρ (rho) en wordt gemeten in Ω m (ohmmeters). L staat voor de lengte en A voor de doorsnede van het materiaal. De relaties in de vergelijkingen bevestigen dat de Geleiderweerstand toeneemt met grotere lengte en afneemt met grotere dwarsdoorsnede gebieden.
typische geleiders gebruikt in nieuwe bovenleiding distributie zijn 336.4 kcmil 26/7, wat betekent dat 26 strengen aluminium geleider rond 7 strengen staal. Het oppervlak van het geleidende aluminium is 336,4 kcmils, waarbij één kcmil duizend cirkelvormige mils is en één cirkelvormige mil het oppervlak is van een cirkel met een diameter van één mil (0,001 inch). Oudere geleiders, zoals # 4 AWG copper line, hebben een doorsnede van 41,7 kcmils.
het volgende vereenvoudigde voorbeeld wordt gebruikt om te laten zien hoe reconductoring lijnverliezen kan verminderen. Als een hulpprogramma #4 AWG massief koperdraad vervangt met 336.4 kcmil gestrande aluminiumdraad op de distributie, kan het stroomverlies met een factor van bijna 5 verminderen.
| geleider | Stranding | cirkelvormige mils | toegestane ampactiteit | weerstand Ohm / mijl | Lijnverliezen voor 100 amp belasting aan het einde van een 1-mijl lijn |
| 4 AWG | vast | 41,740 | 170 | 1.314 | 13.14 kW |
| 336.4 | 26/7 | 336,400 | 510 | 0.273 | 2.73 kW |
het opknappen of vervangen van oude geleiders is een belangrijke verliesverminderingstechniek en kan zorgen voor een grotere capaciteit op het systeem. Hoewel reconductoring theoretisch een goede optie is om verliezen te verminderen, is het proces, inclusief nieuwe hardware, duur.
vermindering van Transformatorverliezen
transformatoren verlagen de hoogspanningsstroom van een stroomleiding naar een lagere spanning op het distributiesysteem. Transformatorverliezen vallen in twee categorieën-belastingverliezen (wikkelverliezen) en nullastverliezen (kernverliezen). Nullastverliezen treden continu op terwijl de transformator wordt geactiveerd en de belastingverliezen variëren naarmate de belasting verandert.
de meeste transformatorverliezen zijn belastingverliezen, waardoor de berekening van belastingverliezen een essentieel onderdeel is van elke transformatorevaluatie.
de capaciteit van de transformator, of de elektrische grootte van een transformator, wordt gespecificeerd in kVA. Transformator kVA laden is het product van stroom en spanning. kV is de nominale transformatorspanning in kilovolt en I is de transformatorstroom in ampère. Het product is ongeveer hetzelfde aan de primaire of de secundaire zijde van de transformator.
eenfasige transformatoren kva-belasting = kV * I
driefasige transformatoren kva-belasting = √3 kV * i
de spanning voor driefasige circuits in de bovenstaande uitdrukking is de lijn-lijnspanning en de stroom waarnaar wordt verwezen is de lijnstroom. De transformatorbelasting wordt geschat in kVA en is driemaal de belasting per fase, ervan uitgaande dat de fasen ongeveer in evenwicht zijn. De uitdrukking is geldig voor zowel delta-als wye-verbonden wikkelingen.
spanning in een distributiesysteem moet op of in de buurt van de nominale waarde worden gehouden. Transformator belasting verliezen, die nauw variëren met het kwadraat van de stroom, ook ongeveer variëren met het kwadraat van de transformator kva belasting. Belastingverliezen en nullastverliezen bij nominale transformatorbelasting kunnen worden verkregen uit de gegevens van de fabrikant of uit tests die op de transformator zijn uitgevoerd.
enkele voorbeelden van technologieopties die fabrikanten gebruiken om de efficiëntie te verbeteren zijn::
- hoogwaardig elektrokernstaal
- verschillende geleidermaterialen
- aanpassingen van de configuratie van de kern en de spoel
nutsbedrijven kunnen ook garanties tegen verlieswaarden voor transformatoren inbouwen in koopovereenkomsten met fabrikanten, zoals door:
- vereist uitgebreide fabrikant testen voor grote partijen transformatoren met ondersteunende testdocumentatie.
- die bezoeken ter plaatse van nutspersoneel tijdens tests van de fabrikant vereisen.
- met behulp van een onafhankelijk laboratorium voor het testen van monsters van transformatoren.
- vereist prijsaanpassingen voor transformatoren die niet voldoen aan de gegarandeerde verliesprestatie.
andere strategieën voor het verminderen en bewaken van transformatorverlies zijn::
- aankoop van nieuwe transformatoren (en spanningsregelaars) op basis van een levenscycluskostenevaluatie.
- door gebruik te maken van de functie voor de compensatie van lijnval op spanningsregelaars om te voorkomen dat de transformatoren die het dichtst bij de regelaars staan, worden blootgesteld aan spanningen van meer dan 5% boven de nominale waarde.
- gebruikmakend van de transformator met de kleinste capaciteit die voor elke installatie haalbaar is, rekening houdend met factoren zoals de omgevingstemperatuur tijdens de piekbelasting, de duur van de verwachte piekbelasting en de verwachte belastinggroei; dit kan het gebruik van volledig zelfbeveiligde (CSP) transformatoren uitsluiten, waarvan de overbelastingscapaciteit beperkt is door de automatische werking van de geïntegreerde secundaire stroomonderbreker.
- registreert welke klanten zijn aangesloten op elke transformator en bewaakt de belasting van de klant op elke transformator; zorg ervoor dat alle verlaten transformatoren zijn losgekoppeld van de primaire lijn.
andere manieren om verlies te verminderen
er zijn veel meer manieren om verlies van distributiesystemen te meten en te verminderen – sommige zijn gemakkelijker te implementeren en andere zijn geassocieerd met hogere kosten. De duurdere stappen zullen doorgaans economische levenscycluskosten en technische analyses omvatten.
- controleer regelmatig de prestaties van het systeem en zorg ervoor dat u een nauwkeurig beeld hebt van uw belastingsfactor.
- bepaal probleemgebieden met fysieke verliezen.
- prioriteit geven aan upgrades op basis van de grootste kosten van energie-of vraagverlies.
- gelijke (gebalanceerde) stromen op alle drie de fasen van het feedercircuit zoveel mogelijk handhaven.
- gebruik de grootste economische geleider voor nieuwe primaire circuits en houd secundaire circuits zo kort mogelijk.
- gebruik de grootste geleider met economische afmetingen voor nieuwe primaire circuits en evalueer de voordelen van driefasige versus eenfasige constructie; vermijd waar mogelijk de toepassing van spanningsregelaars stroomafwaarts van het onderstation.
- analyseer condensatorbanken om na te gaan of de grootte en locatie van de condensator goed zijn afgestemd op de toevoerbelasting.
- installeer condensatoren om de vermogensfactor te corrigeren op basis van gemeten voedingseigenschappen, computerondersteunde modellering en economische analyse van de levenscycluskosten.
- Controleer elke metermultiplier die in het factureringssysteem is geregistreerd met de overeenkomstige vermenigvuldigingsfactoren die om de twee jaar op de metermultipliers zijn aangegeven.
- regelmatig testen en kalibreren van de meter. Test enkelfasige klantmeters om de acht jaar, polyfase-meters om de zes jaar en hooggebruikte meters (die meer dan 3% van de totale systeemomzet opleveren) jaarlijks.
- installeer apparatuur voor het meten/controleren van onderstations voor elke feeder om ten minste profielen van spanning, stroom-en vermogensfactor versus tijd te verkrijgen.
- converteren lange, grotendeels belaste eenfasecircuits naar driefasencircuits.
- zet een of meer feeders om naar een hoger spanningsniveau
- re-geleidt de stammen van bestaande zwaarbelaste schakelingen, te beginnen aan het einde van de bron.
het verhogen van de efficiëntie helpt de voorsprong van de publieke macht op het gebied van betrouwbaarheid en betaalbaarheid te behouden in vergelijking met onze collega ‘ s. Word lid van de energy services listserv om extra tips en strategieën te delen voor het verminderen van verlies.
PS – nutsbedrijven met uitstekende energie-efficiëntieinspanningen moeten overwegen om de aanwijzing voor slimme energieaanbieder aan te vragen. Aanvragen moeten op 30 April worden ingediend.